Gen Tedavisi Yüksek Profilli Başarısızlıkların Üstesinden Nasıl Geldi?
Karanlık bir dönem, hastalara yardım etmeye kararlı bilim insanlarını raydan çıkarmadı.
Gen terapisi öncüsü Richard Jude Samulski, “gen terapisi” kelimelerinden kaçındığı zamanı hatırlıyor. 2000’lerin ortalarında insanlara “biyolojik nanoparçacıklar” üzerinde çalıştığını söyledi, hatta bu terimi ticari marka haline getirmeye çalıştı. Chapel Hill’deki Kuzey Carolina Üniversitesi’nde farmakoloji profesörü olan Samulski, “İlerlemek için giymemiz gereken kılığın bu olduğunu hissettik” diye hatırlıyor.
1999’da bir gen terapisi klinik denemesinde bir gencin ölümü ve bir çalışmadaki lösemi vakaları, arızalı bir geni değiştirerek veya etkisiz hale getirerek hastalıkları kökünden tedavi etmeye çalışan alanı neredeyse söndürdü. Federal soruşturmalar, fon kesintileri ve çok sayıda olumsuz medya ilgisi vardı. Yine de bir avuç araştırmacı, bazen azimli olduklarından, bazen de çaresiz ebeveynlere hayır diyemedikleri için çalışmayı hiç bırakmadı. Samulski, “Herkes devam etmek için ne gerekiyorsa onu yapmaya adapte oldu” diyor.
Gen terapisi hikayesi mutlu sonla bitiyor. Bugün, Rejeneratif Tıp İttifakı, dünya çapında uluslararası kabul görmüş düzenleyici kurumlar tarafından onaylanmış dokuz mevcut gen tedavisinin yanı sıra gelişmiş klinik araştırmalarda 200’den fazla gen tedavisini listeliyor. Alan her yıl milyarlarca dolar fon çekiyor. Ancak çalkantılı geçmişi bize tıbbi yeniliklerin gidişatının nadiren düzgün işlediğini hatırlatıyor.
Her şey yarım yüzyıldan fazla bir süre önce moleküler bıçakların ve maymun hücrelerinde gizlenen bir virüsün keşfiyle başladı.
Vektörler ve Aksilikler
1960’larda araştırmacılar, DNA’yı parçalara ayırmak için kimyasal bıçaklar gibi çalışan bakterilerdeki proteinleri tanımladılar. Bu “kısıtlama enzimleri“, bilim insanlarının DNA’yı parçalara ayırıp tekrar bir araya getirebilecekleri şaşırtıcı olasılığını artırdı. Daha sonra, 1970’lerde, maymunların böbrek hücrelerinden izole edilen SV40 adlı bir virüs, genetik materyali hedef hücrelere aktarabildiğini kanıtladı.
Birlikte keşifler, arızalı DNA’yı etkisiz hale getirmek veya değiştirmek için hücrelere yeni DNA iletmek için moleküler bir FedEx kamyonu gibi bir viral vektör kullanmanın mümkün olduğunu gösterdi. Ne yazık ki, SV40’ın tıbbi uygulamalar için fazla güvenilmez ve riskli olduğu kanıtlandı. Hücrelerin kanserli hale gelmesine neden olabilecek yerlere DNA parçaları yerleştirme eğilimindeydi. Böylece yeni, daha iyi vektörler için on yıllık av başladı.
1989 ve 1990’da Amerika Birleşik Devletleri’nde yürütülen iki ilk gen tedavisi denemesi, bir hücre içinde RNA kodlu genlerini DNA’ya değiştirebilen bir virüs türü olan modifiye retrovirüsler kullandı. Her iki tedavi de (biri melanom için, diğeri şiddetli kombine immün yetmezlik veya SCID olarak adlandırılan kalıtsal bir otoimmün hastalık için) hiçbir yan etkisi olmadı, ancak yalnızca sınırlı başarısı vardı. Buna rağmen, 1990’lar boyunca, soğuk algınlığının bir nedeni olan adenovirüs de dahil olmak üzere retrovirüsler ve diğer vektörlerle düzinelerce klinik araştırma yapıldı. Bilim insanları, genleri hücrelere ne kadar iyi transfer edebileceğine bağlı olarak bir virüs seçtikten sonra, hastalığa neden olabilecek tüm viral genleri çıkaracak ve ardından teslimat için planlanan “sağlıklı” genleri ele alacaktı.
Önümüzdeki 10 yıl boyunca, 500 denemede yaklaşık 4.000 hasta tedavi edildi, ancak neredeyse hiçbir başarı sağlanamadı.
Bu arada, Samulski başka vektör seçeneklerini araştırıyordu. Bir viroloji kitabında, insanlarda hastalığa neden olmayan bir virüs olarak listelenen adeno-ilişkili virüsü veya AAV‘yi tespit etti. “Bu bir eureka anıydı” diye hatırlıyor. “Vay canına, neden böyle bir şeyi dağıtım sistemi olarak kullanmıyoruz?“
1994 yılına gelindiğinde, Samulski ve ilk yüksek lisans öğrencisi Xiao Xiao, AAV vektörlerinin hastalığa neden olma olasılığının daha düşük olmasının yanı sıra, gen terapisi için önemli, arzu edilen bir özelliğe sahip olduğunu gösterdi: Hayvanın ömrü için, AAV’ler bir hücreye bir gen verdiğinde, bu gen ifade edildi.
Ancak ilk başta kimse onlara inanmadı. Diğerleri bağışıklık sistemi tarafından yok edilmeden önce sadece haftalar sürerken, viral vektörleri nasıl devam edebilir? Samulski, “Çok fazla tepki alıyorduk” diyor. Çalışma nihayet 1996’da yayınlandığında, birçok laboratuvar vektörleri aramaya ve istemeye başladı.
Vektörleri kullanan ilk sonuçlar herkesi heyecanlandırdı. Pennsylvania Üniversitesi’nde, Katherine High ve meslektaşları, tek bir işlev bozukluğundan kaynaklandığı için uzun süredir gen tedavisi için çekici bir hedef olan kalıtsal bir kanama bozukluğu olan hemofili için AAV tabanlı bir gen tedavisi geliştirdiler. Terapi bir fare modelinde, ardından bir köpek modelinde çalıştı. Bunu insanlarda test etmenin zamanı gelmişti.
Ardından, 1999’da Jesse Gelsinger öldü.
Gelsinger, kalıtsal bir metabolik bozukluğu tedavi etmek için bir gen tedavisi için Pennsylvania Üniversitesi’nde bir faz 1 güvenlik denemesine kayıtlı bir gençti. Hastalığı diyet ve ilaçlarla kontrol altındaydı, ancak durumu olan başkalarına yardım etmek için katılmayı seçti. Gelsinger, adenovirüs vektörüne verilen inflamatuar bir yanıttan öldü. Deneysel bir tedavinin normalde sağlıklı bir gönüllüyü öldürdüğü haberi ulusal manşetlere taşındı ve bu ve diğer denemeler hakkında Gıda ve İlaç İdaresi soruşturması başlattı.
Daha sonra, 2002’den 2004’e kadar, Avrupa’da bir SCID gen tedavisi denemesindeki 20 çocuktan beşinde lösemi gelişti. Viral vektör, kansere neden olan bir genin yanında genomlarına entegre olmuştu. Biri öldü.
Massachusetts, Worcester’daki UMass Chan Tıp Okulu’nda gen terapisi direktörü Guangping Gao, “Bütün alan, beş ila 10 yıllık bir karanlık çağa girdi” diyor. Gao, o sırada UPenn’de AAV vektörleri üzerinde çalışıyordu ama klinik denemeye dahil değildi. “Bir yutturmaca yerinden hiç umudun olmadığı bir yere gitti.”
Bu kadar çok yüksek profilli başarısızlıkla birlikte bazı laboratuvarlar kapandı, bazıları ise geri çekildi. Samulski, High ve Gao devam eden birkaç kişi arasındaydı. Gao, “Araştırmamızı hiç durdurmadık” diyor. “Ben çok dik kafalı bir insanım, çok inatçıyım. Bu yüzden bir şeye karar verirsem, vazgeçmem zor.”
Avrupa’da, farklı bir SCID gen tedavisini test eden bir ekibin bir seferde yalnızca bir hastayı kaydetmesine izin verildi. Milano’daki San Raffaele Telethon Gen Terapisi Enstitüsü’nde denemeyi yöneten Maria Grazia Roncarolo, “Bu nedenle ilk 14 hastayı yapmamız sekiz yılımızı aldı” diyor. Şu anda Stanford Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde pediatri ve tıp profesörüdür.
Ve alanı terk etmeyen çok önemli bir grup vardı: Hasta çocukların ebeveynleri. Başka hiçbir tedavi seçeneği olmayan ebeveynler, genellikle yanlarında çocuklarıyla birlikte araştırmacıların ofisinde belirip “Çocuğumu kurtarabilir misin?” diye sordular.
Bir Damladan Bir Kükremeye
Ebeveynler vakıfları finanse etti ve bu vakıflar bilim adamlarını finanse etti. Samulski, “Ya kapanacak ya da paranın kazanıldığı yere gidecek laboratuvarları canlı tuttular” diyor.
2010 yılına gelindiğinde Gao, gen terapisi araştırmacısı James Wilson ve meslektaşları yeni AAV vektörleri tanımladılar, bilim insanları viral vektörlerin hücrelerde nasıl ve nerede çalıştığı hakkında daha fazla bilgi sahibi oldular ve laboratuvarlar hayvan modellerinde başarı kaydetti. 2001’de Kuzey Carolina merkezli bir gen terapisi şirketi olan AskBio’nun kurucu ortağı olan Samulski, “Bir noktada, ‘İşe yaramayacak’ deyip duramazdınız” diyor.
Bu umut verici klinik öncesi çalışmaya dayanarak, insan denemeleri yeniden başladı. Diğer vektörler de kullanılmış olmasına rağmen, birçok AAV vektörü kullanılmıştır. 2009’da Roncarolo’nun ekibi, lösemiye neden olmadan retroviral bir vektör kullanarak SCID’yi tedavi etmek için başarılı çabalarını yayınladı. “Bu deneme güvenli olabileceğini kanıtladı, ancak daha da önemlisi hastaları iyileştirebileceğini kanıtladı” diyor.
Düzinelerce biyoteknoloji şirketi sahaya katıldı ve büyük ilaç şirketleri klinik araştırmaları finanse etti. 2013 yılında High ve meslektaşları, Philadelphia’da Spark Therapeutics’i kurdu ve Penn Medicine’de Jean Bennett ve Albert Maguire ile birlikte bir AAV gen terapisi olan Luxturna’nın ilk FDA onayını Aralık 2017′de alan bir ekibi yönetti. Yine 2017’de FDA onayladı Nadir kanser türleriyle savaşmak için bir hastanın CAR-T hücreleri olarak adlandırılan genetiği değiştirilmiş bağışıklık hücrelerini kullanan iki gen tedavisi. Bir yıl önce, Roncarolo’nun SCID tedavisi Strimvelis, Avrupa Komisyonu tarafından onaylandı.
2021’in sonlarında, erken bir versiyonu 20 yıl önce insanlarda test edilen High’ın hemofili tedavisi de dahil olmak üzere, klinik denemelerin son faz 3 aşamasında 46 gen tedavisi vardı. Aynı yıl, 1.220’den fazla gen tedavisi klinik denemesi, dünya çapında 90.000 hastayı kaydetmeyi hedefliyordu. FDA ve Avrupa İlaç Ajansı, 2025 yılına kadar her yıl 10 ila 20 gen ve hücre tedavisini (genetiği değiştirilmiş olsun ya da olmasın hücreleri bir tedavi olarak hastanın vücuduna nakleden tedavileri) onaylayacağını tahmin ediyor.
Samulski, sahadaki her başarının bir dağın zirvesine tırmanmak ve bunun başka bir ana kamp olduğunu fark etmek gibi olduğunu söylüyor. Mevcut dağlar arasında, yüksek dozlarda bir gen tedavisine tepki olarak ortaya çıkabilecek toksik bir bağışıklık tepkisini önlemeye çalışmak, vektör üretimini hızlandırmak ve daha etkili gen dağıtım sistemleri için hiç bitmeyen avı sürdürmek yer alıyor.
Şu anda AskBio’da Terapötikler Başkanı olan High, CAR-T hücre tedavileri ve CRISPR/Cas9 ile gen düzenleme dahil olmak üzere gen tedavisine yönelik yeni yaklaşımlar konusunda heyecanlı. Ancak araştırmacıların geçmişten öğrenebileceklerini umuyor: Yeni bir terapötik sınıf geliştirmek zaman ve azim gerektirir. “Heyecanım her zaman zor kazanılan bilgim tarafından yumuşatılır” diyor.
Çeviren: İlknur YEŞİLYURT
Megan Scudellari, How gene therapy overcame high-profile failures, Science News, Mart 2022.